JPH051643A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】メタノール燃料などの大流量の燃料の微粒化促
進と燃料分配性に優れる電磁式燃料噴射弁を提供する。 【構成】噴射孔８からの燃料流を分割供給する手段１６
をもった四弁エンジン用の電磁式燃料噴射弁において、
分割手段１６の下流側に分割手段の燃料通路孔１８より
大きい複数の燃料通路孔２１をもち、燃料通路孔２１の
上流側より空気を旋回導入する空気孔２２をもつ第二の
分割手段２０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各気筒毎に複数個の吸
気弁をもつ多弁型エンジンに、微細な液滴燃料を分配供
給できる電磁式燃料噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンでは、環境汚染問題に
伴う排気規制や燃費規制の強化に対応して種々の改良が
進められている。なかでも四弁エンジンが主流になりつ
つあるが、四弁エンジンでは、吸気ポート中央隔壁への
燃料付着の問題が有り、この種の電磁式燃料噴射弁では
噴霧特性の改良が進められている。つまり、吸気弁中央
隔壁への燃料付着をさけ、かつ二つの吸気ポートに均等
に燃料を供給することである。また、排気浄化のために
は均質な混合気の形成が必要であり、短期間で十分霧化
可能な微粒化度を備えていなければならない。

【０００３】また、一方では、代替燃料としてクリーン
燃焼が可能なメタノール燃料が考えられているが、この
場合、発熱量がガソリンに比べて低いために大流量の噴
射となる。従って、当然微粒化も苦しくなるので改善が
必要となる。

【０００４】そこで、発明者らは、燃料の微粒化に主眼
を置いた検討を行い、噴霧分割手段の形状最適化を進め
てきた。特開平2−125956 号公報は、これを代表するも
のであり、弁座の上流側に設けられ、供給された燃料に
旋回力を与える燃料旋回素子と、弁座の下流側に設けら
れた燃料噴射孔とを備えた電磁式燃料噴射弁において、
弁軸心に対して直交する断面が弁軸心に対して対称の位
置に設けられ、燃料噴射孔の径よりも大きい複数の円
と、それらの円の間は円に外接する円弧とによって形成
される燃料通路をもつ燃料の分割手段を燃料噴射孔の下
流側に設けたというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、燃料
噴射孔からの噴霧が、分割手段に設けた前記燃料噴射孔
より大きい燃料通路内に誘導分散されるので、燃料通路
壁によって制限を受けた噴霧が制限を受けない噴霧と合
体することが抑制され、比較的良好な微粒化燃料を得る
ことができる。

【０００６】しかし、メタノール燃料など大流量の燃料
の微粒化を行うとなると、噴霧の合体を全てなくすこと
が難しくなるため従来構造でも十分な構成とは言えな
い。

【０００７】本発明の目的は、大流量燃料の微粒化促進
と燃料分配性能に優れる電磁式燃料噴射弁を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、弁座の上流側に設けられ、供給され
た燃料に旋回力を与える燃料旋回素子と、弁座の下流側
に設けられた燃流噴射孔と、燃料噴射孔の下流側に弁軸
心に対して直交する断面が弁軸心に対して対称の位置に
設けられ、前記燃料噴射孔の径よりも大きい複数の円
と、それらの円の間は前記円に外接する円弧とによって
形成される分割手段をもつ電磁式燃料噴射弁において、
前記分割手段の下流側に弁軸心に対して直交する断面が
弁軸心に対して対称の位置に設けられ、前記分割手段の
複数の円より大きい第二の複数の円と、それらの円の間
は少なくとも前記円に外接する円弧とによって形成され
る第二の分割手段よりなり、前記第二の複数の円の上流
側に外部より空気を導入する空気孔を設けたことにあ
る。

【０００９】

【作用】燃料噴射孔から分割手段を経て噴出した燃料噴
霧は、第二の分割手段の燃料通路の通路壁に制限を受け
ずに下流へと向かう。すなわち、噴霧同士の合体が生じ
ない。

【００１０】噴霧が第二の分割手段を通過する際に、分
割手段の上流側に設けた相対向する複数の空気孔を経
て、外部から空気が噴霧に対して直交するように旋回導
入される。

【００１１】そこで、噴霧は空気力によりさらに微細化
される。また、空気流により効果的に噴霧が分断され良
好な二方向噴霧を得ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図３に
より説明する。

【００１３】図１は、本発明の第二の分割手段２０を示
す要部拡大断面図であり、図２は、図１のII−II矢視断
面図である。また、図３は、本発明の実施例に係る第二
の分割手段２０をもつ電磁式燃料噴射弁の縦断面図であ
る。

【００１４】第二の分割手段２０は、分割手段１６の下
流側にあり、弁軸心に対して直交する断面が弁軸心に対
して対称の位置に設けられ、分割手段１６の複数の燃料
通路より大きい第二の複数の燃料通路２１と、各々の通
路２１間は少なくとも通路に外接する円弧とによって形
成される。また、通路２１の上流側には外部より空気を
導入する複数の空気孔２２が設けられ、空気孔２２は相
対向する様に配置されると共に、通路２１の軸心に対し
て偏心して設けられている。２３は第二の分割手段の内
壁２３ａとバルブガイド７の最外壁との間に形成される
空気溜まり部である。また、２４は空気溜まり部２３に
外部より空気を導くパイプである。

【００１５】図３は、本発明に係る第一の実施例の第二
の分割手段２０をもつ電磁式燃料噴射弁１（以下、‘噴
射弁’という）の縦断面図である。噴射弁１は、コント
ロールユニット（図示せず）により演算されたデューテ
ィのオン−オフ信号によりシート部の開閉を行うことに
より燃料の噴射供給を行うものである。電気信号はコイ
ル２にパルスとして与えられ、コイル２に電流が流され
ると、コア３，ヨーク４，プランジャ５で磁気回路が構
成され、プランジャ５がコア３側に吸引される。プラン
ジャ５が移動すると、これと一体になっているボール弁
６を移動してバルブガイド７のシート部９から離れ、オ
リフィス８を開放する。ボール弁６は、磁性材料製のプ
ランジャ５の一端に接合されたロッド１０と、ロッド１
０の他端に溶接接合されたボール１１と、プランジャ５
の上部開口部に固定された非磁性材からなるガイドリン
グ１２と、バルブガイド７の中空部の内壁に挿入固定さ
れる円筒状の燃料旋回素子１３の内周面でそれぞれガイ
ドされる。また、移動の際のストローク量は、ロッド１
０の首部の受け面１０ａとストッパ１４間の空隙の寸法
で決定されるようになっている。一方、バルブガイド７
にはシート面と反対方向に延びる筒状部１５が形成され
ていて、この内壁に挿入固定される分割手段１６が示さ
れる。分割手段１６は、軸心のオリフィス８より多少大
きい径の燃料通路１７と、通路１７に対して平行・等間
隔に配列される２つの大径なる燃料通路１８が設けら
れ、かつ各々の通路が軸心の通路１７と連通壁１９で連
通される。

【００１６】分割手段１６の下流には、第二の分割手段
２０が筒状部１５の内壁とバルブガイド７の最外壁とで
案内挿入されて固定されている。

【００１７】噴射弁１の燃料の噴射供給について説明す
る。

【００１８】燃料は、図示しない燃料ポンプや燃圧レギ
ュレータにより加圧調整され、フィルタ２５を介して流
入通路２６より電磁弁組立体の内部に流入し、プランジ
ャ５の外周，ストッパ１４とロッド１０のすき間，燃料
旋回素子１３を通ってシート部へ旋回供給され、開弁時
にオリフィス８から噴射される。噴霧燃料は、オリフィ
ス８下部の分割手段１６に流入するが、オリフィス８よ
り多少大きい燃料通路１７内で連通壁１９で分流され、
さらに大径の燃料通路１８内に導かれる。この際、噴霧
液滴同士の合体が抑制されて燃料の微粒化が進む。

【００１９】その後、本発明に係る第二の分割手段２０
に至る。ここに、第二の分割手段２０内の燃料流動につ
いて再び図１ないし図２を用いて説明する。

【００２０】第二の分割手段２０に設けた第二の複数の
燃料通路２１内に噴霧が流入すると、燃料通路２１の上
流側に設けた空気孔２２に外部からパイプ２４及び空気
溜まり部２３を経て空気が送り込まれる。空気孔２２を
経た空気は、噴霧に対して直交すると共に、燃料通路２
１内で旋回を与えられるので燃料の微粒化は旋回力によ
ってさらに促進される。また、空気孔２２は相対する様
に設けられているので噴霧の分離がここでも強制的に行
われる。

【００２１】従って、第二の分割手段２０を通過した噴
霧燃料は、微粒化並びに分配性能が極めて優れ、メタノ
ール燃料などの大流量燃料の噴霧に適したものとなる。

【００２２】図４及び図５は、本発明に係る他の実施例
を示すものであり、図４は第二の分割手段３０を示す要
部拡大断面図、図５は、図４のＢ方向視図である。本実
施例では、分割手段３０に設ける燃料通路３１が分割手
段３０の上流側で合流し、下流側で分岐するように構成
され、上流側で外部より空気が導入される空気孔３２が
形成される。空気孔３２は燃料通路３１の軸心に対して
偏心される。３３は分割手段３０の内壁３３ａとバルブ
ガイド７の外壁とにより形成される空気溜まり部、３４
は空気溜まり部３３に外部より空気を導くためのパイプ
である。

【００２３】いま、第二の分割手段３０に第一の分割手
段１６からの噴流が流入すると、燃料通路３１の合流部
分で噴流は仕切られて分離する。その後、分岐される燃
料通路３１の下流側へと流れる。この流動の際、燃料通
路３１の上流側に設けた空気孔３２に外部からパイプ３
４，空気溜まり部３３を経て空気が送り込まれる。空気
孔３２を経た空気は、噴霧に対して直交すると共に旋回
を与えられるので、この旋回力によって微粒化がさらに
促進される。本実施例における効果は、第一の実施例に
おける効果と同等であることが説明される。

【００２４】図６は、本発明に係る電磁式燃料噴射弁１
を搭載したエンジン制御システムの構成の概要図であ
る。また、図７は、電磁式燃料噴射弁の取付状態を示す
図である。

【００２５】図６において、エンジン１００は、ＤＯＨ
Ｃエンジンの部分的な断面図で、スロットルバルブを内
蔵する吸気マニホールド１２０，吸気孔１３０及びこの
吸気孔１３０を開閉する吸気弁１４０，点火プラグ１５
０を臨ませて配設する燃焼室１６０，吸気弁１４０の上
流で吸気マニホールド１２０の壁部に取り付けられ、吸
気弁１４０の弁座１４０ａ方向に噴射可能となるように
配置される本発明に係る燃料噴射弁１が示される。

【００２６】図７は、燃料噴射弁１と吸気弁１４０との
位置関係を示したもので、噴射弁１からの燃料噴射は吸
気弁１４０の隔壁１４０ｂに衝突しないように二方向に
分割される。なお、１８０は排気弁を示す。

【００２７】エンジン１００の動作は、運転状況の情報
である燃焼室１６０隔壁の水温，吸気入空気量や空気温
度，エンジン回転数などを制御ユニット１７０が処理し
て行う。燃料噴射弁１の燃料噴射は、この制御ユニット
の信号に基づく。

【００２８】燃料噴射弁１の燃料噴射は、噴射弁１に供
給される空気によって効果的に行われるが、空気の供給
元は本実施例では図示していないが、例えば、スロット
ルバルブ１１０の上流側とし、スロットルバルブ１１０
の前後差圧により供給する方法，電動エアポンプにより
強制的に空気を供給する方法、あるいは、排気ガスを供
給する方法などが考えられる。

【００２９】燃料と空気の混合気は、エンジン１００の
吸気孔１３０から燃焼室１６０へ導かれ圧縮工程で圧縮
されたのち点火プラグ１５０で着火燃焼される。燃焼試
験の結果、ハイドロカーボンの排出量は、従来型（ピン
トル弁）と比較すると、エンジン運転条件，回転数が２
０００回転、負荷はＷＯＴ（４／４），ＣＯ濃度５％一
定、点火時期は１０゜（ＢＴＤＣ）において低減効果２
７％（水温８０℃），低減効果３５％（水温４０℃）で
ある。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、大流量の噴出燃料を二
方向に効果的に分割供給し、噴霧粒径の極めて優れた微
粒化燃料を得て四弁エンジンに適用できる電磁式燃料噴
射弁を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第二の分割手段を示す要部拡大断
面図。

【図２】図１のII−II矢視断面図。

【図３】本発明の第二の分割手段を有する電磁式燃料噴
射弁の縦断面図。

【図４】本発明に係る第二の分割手段の第二の実施例を
示す要部拡大断面図。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図。

【図６】本発明に係る電磁式燃料噴射弁を用いた内燃機
関の一部を示す説明図。

【図７】本発明の燃料噴射弁と吸気弁との位置関係を示
す説明図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】弁座の上流側に設けられ、供給された燃料
   に旋回力を与える燃料旋回素子と、前記弁座の下流側に
   設けられた燃料噴射孔と、前記燃料噴射孔の下流側に弁
   軸心に対して直交する断面が前記弁軸心に対して対称の
   位置に設けられ、前記燃料噴射孔の径よりも大きい複数
   の円と、前記円の間は前記円に外接する円弧とによって
   形成される分割手段をもった電磁式燃料噴射弁におい
   て、前記分割手段の下流側に前記弁軸心に対して直交す
   る断面が前記弁軸心に対して対称の位置に設けられ、前
   記分割手段の複数の円より大きい第二の複数の円と、そ
   れらの円の間は少なくとも前記円に外接する円弧とによ
   って形成される第二の分割手段をもち、前記第二の複数
   の円の上流側に外部より空気を導入する空気孔を設けた
   ことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。